JP5918556B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するものである。
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を複列の転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。
これらの軸受部には、軸受内部に封入されたグリースの漏れを防止すると共に、外部から雨水やダスト等の侵入を防止するために密封装置が装着されている。近年、自動車のメンテナンスフリー化が進み、車輪用軸受装置においてもさらなる長寿命化が要求されるようになっているが、市場回収品の軸受損傷状況を検証すると、剥離等の本来の軸受寿命よりも、シール不具合あるいはシール性の低下により軸受内に雨水やダスト等が侵入して軸受が損傷する事例が少なくない。したがって、密封装置のシール性を向上させることにより、軸受寿命の向上を図ることができる。
さらに、最近では、省エネルギーや地球環境の汚染の観点から、自動車の燃費向上が求められている。そのため、車輪用軸受の回転トルクを低減することが重要な課題となっている。この車輪用軸受においては、転動体の転がり抵抗に比べ、密封装置の摺動抵抗が支配的であるため、この密封装置の摺動抵抗を抑制することによって車輪用軸受の回転トルクを低減することが可能となってくる。
従来から、シール性を高めると共に回転トルクを低減した密封装置に関しては種々提案されているが、こうした密封装置の一例を図５に示す。この密封装置５１は、内側部材５２に嵌合されるスリンガ５３と、外側部材５４に嵌合されるシール本体５５とを備えている。スリンガ５３は、内側部材５２に嵌合される円筒状の嵌合部５３ａと、この嵌合部５３ａから径方向外方に延びる立板部５３ｂとを有している。シール本体５５は、外側部材５４に嵌合される芯金５６と、この芯金５６に固定され、スリンガ５３に摺動自在に密着する主リップ５７ｂ、副リップ５７ｃおよびサイドリップ５７ａからなるシール部材５７を備えている。
サイドリップ５７ａと主リップ５７ｂとの間および主リップ５７ｂと副リップ５７ｃとの間に、４０℃における基油動粘度が２０〜６５ｍｍ２／ｓであり、かつ混和ちょう度が２２０〜２８０である潤滑剤５８が封入されている。主リップ５７ｂ、副リップ５７ｃおよびサイドリップ５７ａをスリンガ５３に組み付けた場合、主リップ５７ｂの先端は外部側Ｂを向いて嵌合部５３ａの表面に、副リップ５７ｃの先端は軸受内部Ａ側を向いて嵌合部５３ａの表面にそれぞれ摺接し、これにより軸受内部Ａの潤滑剤が外部側Ｂへ漏れるのを防止している。また、サイドリップ５７ａの先端は、外周側を向いてスリンガ５３の立板部５３ｂの表面に摺接しており、これにより外部側Ｂから泥水等の異物が軸受内部Ａへ侵入するのを防止している。
そして、サイドリップ５７ａと主リップ５７ｂとスリンガ５３との間、および主リップ５７ｂと副リップ５７ｃとスリンガ５３の間には、４０℃における基油動粘度が２０〜６５ｍｍ２／ｓ、好ましくは２０〜２５ｍｍ２／ｓであり、かつ混和ちょう度が２２０〜２８０、好ましくは２４０〜２６０である潤滑剤５８が封入されている。４０℃における基油動粘度が２０ｍｍ２／ｓ未満で、かつ混和ちょう度が２８０を超えると潤滑剤５８の流動性が高くなり、スリンガ５３との摺接面から漏洩する恐れがある。また、基油動粘度が６５ｍｍ２／ｓを超え、かつ混和ちょう度が２２０未満であると潤滑剤５８のみかけ粘度が高くなり、リップの摩擦トルクが大きくなるため好ましくなく、逆に２８０を超えると潤滑剤５８が軟らかくなり、スリンガ５３との摺接面から漏洩する恐れがある。
このように構成された密封装置５１にあっては、主リップ５７ｂ、副リップ５７ｃおよびサイドリップ５７ａが、内側部材５２に嵌合されたスリンガ５３に摺動自在に密接しているので、軸受内部Ａからの潤滑剤の漏洩および外部側Ｂからの泥水等の侵入を防止することができる。そして、サイドリップ５７ａと主リップ５７ｂとの間および主リップ５７ｂと副リップ５７ｃとの間に、４０℃における基油動粘度が２０〜６５ｍｍ２／ｓであり、かつ混和ちょう度が２２０〜２８０である潤滑剤５８が封入されているので、リップの摩擦トルクが低減されている。これにより、密封装置５１の回転トルクが低減する（例えば、特許文献１参照。）。
こうした従来の密封装置５１では、サイドリップ５７ａと主リップ５７ｂとの間および主リップ５７ｂと副リップ５７ｃとの間に、４０℃における基油動粘度が２０〜６５ｍｍ２／ｓであり、かつ混和ちょう度が２２０〜２８０である潤滑剤５８が封入されているので、リップの摩擦トルクが低減され、密封装置５１の回転トルクが低減するという特徴を有している。然しながら、軸受部に封入される潤滑剤は潤滑不良による短寿命を防ぐことが重要であり、車輪用軸受としての軸受性能を確保すると共に、密封装置５１に封入される潤滑剤５８は、軸受部に封入される潤滑剤と異なるものであっても良いが、両者の混合による劣化等、その相性が問題になっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受性能を確保しつつシールの回転トルクを低減させると共に、グリースの流動性を抑えて軸受部のグリースと混合しない車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくとも一方のシールが、前記外方部材の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなり、鋼板から形成された芯金と、この芯金に一体に接合され、複数のシールリップが形成された合成ゴムからなるシール部材とからなり、前記車輪用軸受に封入される軸受用グリースと、前記シールリップの摺接部に塗布されるシール用グリースとを備え、これら両グリースが、増ちょう剤が同一で、かつ、混和ちょう度が３５０以下であって、前記シール用グリースの４０℃における基油動粘度が前記軸受用グリースの４０℃における基油動粘度の７０％以下に設定されていると共に、当該シール用グリースの飽和水分量が３０〜６０重量％の範囲に設定され、分散剤として界面活性剤が使用されている。
このように、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端の開口部を密封するシールを備えた車輪用軸受装置において、シールのうち少なくとも一方のシールが、外方部材の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなり、鋼板から形成された芯金と、この芯金に一体に接合され、複数のシールリップが形成された合成ゴムからなるシール部材とからなり、軸受に封入される軸受用グリースと、シールリップの摺接部に塗布されるシール用グリースとを備え、これら両グリースが、増ちょう剤が同一で、かつ混和ちょう度が３５０以下であって、４０℃における基油動粘度が、シール用グリースの基油動粘度が軸受用グリースの７０％以下に設定されていると共に、当該シール用グリースの飽和水分量が３０〜６０重量％の範囲に設定され、分散剤として界面活性剤が使用されているので、リップの摩擦トルクが低減し、軸受性能を確保しつつシールの回転トルクを低減させると共に、グリースの流動性を抑えて軸受部のグリースと混合しない車輪用軸受装置を提供することができる。
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記軸受用グリースがウレア系の増ちょう剤からなり、４０℃における基油動粘度が３０〜１７０ｍｍ２／ｓの範囲に設定されていても良い。
また、請求項３に記載の発明のように、前記シール用グリースの基油の流動点が−６５〜−１２．５℃の範囲になるように調整されていれば、氷点下以下における基油の高粘度もしくは凝固によるシールの起動トルクの増大を抑えることができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記基油の流動点が、鉱油と合成油を混合させることにより調整されていても良いし、また、請求項５に記載の発明のように、前記基油の流動点が、流動点降下剤を添加することにより調整されていても良い。
また、請求項６に記載の発明のように、前記シールリップが摺接する部分の表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１でいう最大高さＲｚ５〜２０で粗面化処理されていれば、表面積が増えてグリースの保有力が増し、リップ潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記シールリップが摺接する相手部材の表面に無数のディンプルが形成され、その表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１でいう最大高さＲｚ１〜９の範囲に設定されていれば、ディンプルによって表面積が増えてグリースの保有力が増大し、各リップの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシールの密封性と耐久性を高めることができる。
また、請求項８に記載の発明のように、前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合されて環状凸部が形成されると共に、この環状凸部が前記外方部材の端面側に向って漸次拡径し、所定の傾斜角からなるテーパ面に形成され、前記芯金の嵌合部の外径よりも僅かに大径となる所定の突出量に設定されていれば、圧入時の抵抗を減少させてシメシロを上げることができ、嵌合部の気密性を高めて軸受内部を保護すると共に、シール部材の圧入時の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくとも一方のシールが、前記外方部材の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなり、鋼板から形成された芯金と、この芯金に一体に接合され、複数のシールリップが形成された合成ゴムからなるシール部材とからなり、前記車輪用軸受に封入される軸受用グリースと、前記シールリップの摺接部に塗布されるシール用グリースとを備え、これら両グリースが、増ちょう剤が同一で、かつ混和ちょう度が３５０以下であって、前記シール用グリースの４０℃における基油動粘度が前記軸受用グリースの４０℃における基油動粘度の７０％以下に設定されていると共に、当該シール用グリースの飽和水分量が３０〜６０重量％の範囲に設定され、分散剤として界面活性剤が使用されているので、リップの摩擦トルクが低減し、軸受性能を確保しつつ密封装置の回転トルクを低減させると共に、グリースの流動性を抑えて軸受部のグリースと混合しない車輪用軸受装置を提供することができる。
外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、前記シールのうち少なくとも一方のシールが、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板とスリンガとで構成され、前記シール板が前記外方部材の端部内周に圧入される芯金と、この芯金に加硫接着により一体に接合されたシール部材とからなり、前記車輪用軸受に封入される軸受用グリースと、前記シールリップの摺接部に塗布されるシール用グリースとを備え、これら両グリースが、増ちょう剤が同一で、かつ混和ちょう度が３５０以下であって、前記軸受用グリースの４０℃における基油動粘度が、３０〜１７０ｍｍ２／ｓの範囲に設定され、前記シール用グリースの基油動粘度が前記軸受用グリースの７０％以下に設定されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方のシールを示す要部拡大図、図３は、図１の他方のシールを示す要部拡大図、図４（ａ）は、図３のスリンガ単体を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶｂ矢視図、（ｃ）は、（ａ）のＩＶｃ矢視図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一方のシールを示す要部拡大図、図３は、図１の他方のシールを示す要部拡大図、図４（ａ）は、図３のスリンガ単体を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶｂ矢視図、（ｃ）は、（ａ）のＩＶｃ矢視図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
この車輪用軸受は駆動輪側の第３世代と称され、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された内輪３とからなる。
ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にはセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。内輪３は外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。
ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、後述するシール８のシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部１１をはじめ、アウター側の内側転走面２ａから小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ４の基部１１の耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有することになり、ハブ輪２の強度・耐久性が向上する。一方、内輪３および転動体６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
なお、ここでは、転動体６にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、転動体６に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。また、ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代構造を例示したが、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入固定された第１世代または第２世代構造であっても良い。
本実施形態では、アウター側のシール８は、図２に拡大して示すように、芯金１２と、この芯金１２に一体に加硫接着されたシール部材１３とからなる一体型のシールで構成されている。芯金１２は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）やオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外方部材１０の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部１２ａと、この嵌合部１２ａの端部から径方向内方に延びる内径部１２ｂとを有している。そして、内径部１２ｂから嵌合部１２ａに亙る外表面を覆うように、シール部材１３が回り込んで接合されて環状凸部１４が形成されている。
この環状凸部１４は、外方部材１０のアウター側の端面１０ｃ側に向って漸次拡径し、所定の傾斜角αからなるテーパ面に形成されると共に、芯金１２の嵌合部１２ａの外径よりも僅かに大径となる所定の突出量δに設定され、外方部材１０の端部内周面１０ｄに所定のシメシロを介して圧入されている。なお、圧入する前に芯金１２の嵌合部１２ａとシール部材１３の環状凸部１４に、予めグリースを塗布しておくことにより、圧入時のゴム切れ等の損傷を防止することができる。
環状凸部１４の傾斜角αは５〜１５°の範囲に設定されると共に、環状凸部１４の突出量δは０．２５〜０．３０ｍｍの範囲に設定されている。これにより、圧入時の抵抗を減少させてシメシロを上げることができ、嵌合部の気密性を高めて軸受内部を保護すると共に、シール部材１３の圧入時の損傷を防止して信頼性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
なお、この傾斜角αが１５°を超えると、圧入時の抵抗が大きくなり損傷の恐れがあると共に、５°未満ではその効果が半減して好ましくない。また、突出量δが０．３０ｍｍを超えると圧入時の抵抗が大きくなり、シール部材のゴム切れが発生する恐れがあると共に、０．２５ｍｍ未満では、気密性の効果が小さくなって好ましくない。
一方、シール部材１３は、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、径方向外方に傾斜して延び、円弧状に形成された車輪取付フランジ４の基部１１に摺接するサイドリップ１３ａとダストリップ１３ｂ、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ１３ｃとを一体に備えている。なお、シール部材１３の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
具体的には、表１、２に示すように軸受部に封入するグリースＡは、４０℃における基油動粘度が３０〜１７０ｍｍ２／ｓであり、かつ混和ちょう度が２７０〜３００であるのに対し、サイドリップ１３ａとダストリップ１３ｂとの間およびダストリップ１３ｂとグリースリップ１３ｃに塗布するグリースをＢ、Ｃの２種類で評価した場合、シールに塗布するグリースの４０℃における基油粘度を軸受部に封入するグリースの４０℃における基油粘度の７０％以下にすることによって、トルクが低減することを確認した。しかし、増ちょう剤が異なるグリースＣでは、トルクが低減するものの、軸受寿命が現行仕様より劣る結果が得られた。
このようにシールリップの摺接部に、車輪用軸受に封入されるグリースと増ちょう剤を同一とするが、混和ちょう度を３５０以下とすると共に、４０℃における基油動粘度が車輪用軸受に封入されるグリースの７０％以下に設定されているグリースを塗布することで、リップの摩擦トルクが低減し、軸受性能を確保しつつシールの回転トルクを低減させると共に、グリースの流動性を抑えて軸受部のグリースと混合しないシールを提供することができることが判った。混和ちょう度が３５０を超えると、遠心力によりグリースが飛散することがあることから、ある程度グリースに保持力を持たせたいため、混和ちょう度を３５０以下とする。一方、粘度はトルク低減効果を得るために、車輪用軸受に封入されるグリースに対して７０％以下になるようにした。
また、シールリップに塗布するグリースは、基油として鉱油と合成油を混合させることにより、氷点下以下における基油の高粘度もしくは凝固によるシール８の起動トルクの増大を抑えることができる。なお、グリース１５に流動点降下剤を添加することにより、基油の流動点が所定の温度範囲（−６５〜−１２．５℃）になるように調整することができる。ここで、基油の流動点が低いほど低温条件で油がオイルのままの状態でいることが可能であるため極寒地域には有利であり、一般的には−１２．５℃以下のグリースが用いられている。例えば、−５℃程度では北海道では固まってしまい、使用に耐えない。したがって、−６５℃で最も低い温度に耐えられる流動点であると共に、−１２．５℃より流動点が高いと極寒地域で不具合が生じるからである。
この種の車輪用軸受は雨水が浸入する危険のある箇所で使用されるため、軸受の耐久性を確保するため、グリース中に水を微粒子として分散させることができる分散剤を配合することで飽和水分量を制御したグリースが使用されている。すなわち、飽和水分量を制御したグリースは、浸入した水が微小な水粒子となってグリース中に分散させられ、連続相であるグリースに閉じ込められるので、グリースによる油膜形成を阻害することができないことにより軸受の耐久性が向上するものと考えられる。本発明はこのような知見に基づくものであり、具体的には、飽和水分量が３０〜６０重量％の範囲、好ましくは、４０〜５０重量％の範囲で、高い油膜形成率が得られる。
水が混入した場合、飽和水分量が３０重量％未満のグリースや６０重量％を超えるグリースでは油膜の形成が損なわれるため金属接触を起こしたり、錆が発生したりする恐れがある。また、３０〜６０重量％の範囲では油膜を形成できるため金属接触を起こす危険性は少ないため軸受寿命も長く、さらにリップ摩耗や錆の発生を抑制することができる。これにより、雨水が浸入しても転がり接触部の潤滑性能が低下することなく持続すると共に、シールリップに塗布されるグリース１５においても、摺動特性が劣化せず、長期間に亘ってシールリップの摩擦トルクを低減させることができる。なお、ここで、飽和水分量（重量％）＝グリース中に分散可能な最大水分量×１００／（グリース重量＋グリース中に分散可能な最大水分量）。
本発明に係るグリースおいて飽和水分量を制御することができる分散剤としては、界面活性剤を使用できる。界面活性剤は、水が軸受部やシール８内に浸入しても、油膜切れや発錆を起こさないようにグリース中に水分を分散し水分を無害化させるために用いられる。グリースに浸入した水は界面活性剤により微小な水粒子となってグリース中に分散させられる。グリースは連続相として存在できるので、油膜切れが生じないと考えられる。なお、界面活性剤として、具体的には、ポリアルキレングリコール系、カルボン酸アルキレングリコール系、カルボン酸ポリアルキレングリコール系等を例示することができる。なお、シールリップ部に塗布されるグリース１５に、スルホネート類、エステル類等の防錆剤を混入させることにより、リップ摺動部の発錆を効果的に抑えることができる。
インナー側のシール９は、図３に拡大して示すように、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置された環状のシール板１６とスリンガ１７とからなる、所謂パックシールと呼称される複合型のシールを構成している。
環状のシール板１６は、外方部材１０の端部内周に圧入された芯金１８と、この芯金１８に一体に加硫接着されたシール部材１９とからなる。芯金１８は、フェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、外方部材１０の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部１８ａと、この嵌合部１８ａの端部から径方向内方に延びる内径部１８ｂを有している。そして、芯金１８の嵌合部１８ａの先端部は薄肉に形成されると共に、この先端部を覆うようにシール部材１９が回り込んで接合され、所謂ハーフメタル構造をなしている。
一方、スリンガ１７は、フェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪３の外周面に圧入される円筒部１７ａと、この円筒部１７ａから径方向外方に延びる立板部１７ｂとからなる。なお、スリンガ１７の立板部１７ｂの外縁は、シール板１６と僅かな径方向すきまを介して対峙しラビリンスシール２０を構成している。
シール部材１９はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、スリンガ１７の立板部１７ｂのアウター側の側面に所定の軸方向シメシロを介して摺接するサイドリップ１９ａと、このサイドリップ１９ａの内径側で二股状に形成され、スリンガ１７の円筒部１７ａの外周面に所定の径方向シメシロを介して摺接するグリースリップ１９ｂとダストリップ１９ｃを有している。
ここで、サイドリップ１９ａおよびグリースリップ１９ｂとダストリップ１９ｃとの間にグリース１５が塗布されている。このグリース１５は、アウター側のシール８と同様、軸受部の潤滑のために封入されるグリースと異なるものが使用されている。このように、シールリップに塗布するグリース１５を軸受部に封入されるグリースと異ならせ、そのグリース１５の４０℃における基油動粘度を軸受部に封入されるグリースの７０％以下に設定することにより、リップの摩擦トルクが低減され、シール９の回転トルクを低減させることができる。
さらに、本実施形態では、図４に模式的に示すように、スリンガ１７のリップ摺接部にショットブラスト処理によって、無数のディンプル２１が形成されている。図示のように、スリンガ１７を回転治具（図示せず）に載置させると共に、ショットブラスト用のノズル２２をスリンガ１７に対向させた状態で、回転治具を旋回させ、スチールビーズ等のメディアを噴射させることにより行われる。ここで、スチールビーズの粒径は２０〜１００μｍ、噴射時間は約９０秒、噴射圧は１〜３ｋｇ／ｃｍ２の条件でノズル２２を所定範囲に移動させながらショットブラスト加工が施される。
スリンガ１７の素材となる鋼板は、通常、表面粗さが最大高さＲｚ２．４以下であり、この表面がショットブラスト加工により粗面化処理、具体的には、最大高さＲｚ１〜９の範囲に設定されている。なお、最大高さＲｚはＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）基準長さ内から抜き取った値のうち、平均線から最も高い値と最も低い値との和を言う。
このように無数のディンプル２１がスリンガ１７の摺接面に予め形成されているので、摺接面における潤滑性が向上してリップ摺動抵抗が小さくなり、回転トルクが小さくなると共に、ディンプル２１によって表面積が増えてグリース１５の保有力が増大し、各リップの摩耗と、リップ摺動部の発熱が抑制され、長期間に亘ってシール９の密封性と耐久性を高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転タイプの第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
１ 内方部材
２ ハブ輪
２ａ、３ａ 内側転走面
２ｂ 小径段部
２ｃ セレーション
３ 内輪
４ 車輪取付フランジ
５ ハブボルト
６ 転動体
７ 保持器
８ アウター側のシール
９ インナー側のシール
１０ 外方部材
１０ａ 外側転走面
１０ｂ 車体取付フランジ
１０ｃ 外方部材のアウター側の端面
１０ｄ 外方部材の端部内周面
１１ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１２、１８ 芯金
１２ａ、１８ａ 嵌合部
１２ｂ、１８ｂ 内径部
１３、１９ シール部材
１３ａ、１９ａ サイドリップ
１３ｂ、１９ｃ ダストリップ
１３ｃ、１９ｂ グリースリップ
１４ 環状凸部
１５ グリース
１６ シール板
１７ スリンガ
１７ａ 円筒部
１７ｂ 立板部
２０ ラビリンスシール
２１ ディンプル
２２ ノズル
５１ 密封装置
５２ 内側部材
５３ スリンガ
５３ａ 嵌合部
５３ｂ 立板部
５４ 外側部材
５５ シール本体
５６ 芯金
５７ａ サイドリップ
５７ｂ 主リップ
５７ｃ 副リップ
５７ シール部材
５８ 潤滑剤
Ａ 軸受内部
Ｂ 外部側
α 環状凸部の傾斜角
δ 環状凸部の突出量
２ ハブ輪
２ａ、３ａ 内側転走面
２ｂ 小径段部
２ｃ セレーション
３ 内輪
４ 車輪取付フランジ
５ ハブボルト
６ 転動体
７ 保持器
８ アウター側のシール
９ インナー側のシール
１０ 外方部材
１０ａ 外側転走面
１０ｂ 車体取付フランジ
１０ｃ 外方部材のアウター側の端面
１０ｄ 外方部材の端部内周面
１１ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１２、１８ 芯金
１２ａ、１８ａ 嵌合部
１２ｂ、１８ｂ 内径部
１３、１９ シール部材
１３ａ、１９ａ サイドリップ
１３ｂ、１９ｃ ダストリップ
１３ｃ、１９ｂ グリースリップ
１４ 環状凸部
１５ グリース
１６ シール板
１７ スリンガ
１７ａ 円筒部
１７ｂ 立板部
２０ ラビリンスシール
２１ ディンプル
２２ ノズル
５１ 密封装置
５２ 内側部材
５３ スリンガ
５３ａ 嵌合部
５３ｂ 立板部
５４ 外側部材
５５ シール本体
５６ 芯金
５７ａ サイドリップ
５７ｂ 主リップ
５７ｃ 副リップ
５７ シール部材
５８ 潤滑剤
Ａ 軸受内部
Ｂ 外部側
α 環状凸部の傾斜角
δ 環状凸部の突出量
Claims (8)
- 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端の開口部を密封するシールと、を備えた車輪用軸受装置において、
前記シールのうち少なくとも一方のシールが、前記外方部材の端部内周に所定のシメシロを介して圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部の端部から径方向内方に延びる内径部からなり、鋼板から形成された芯金と、この芯金に一体に接合され、複数のシールリップが形成された合成ゴムからなるシール部材とからなり、前記軸受に封入される軸受用グリースと、前記シールリップの摺接部に塗布されるシール用グリースとを備え、これら両グリースが、増ちょう剤が同一で、かつ混和ちょう度が３５０以下であって、前記シール用グリースの４０℃における基油動粘度が前記軸受用グリースの４０℃における基油動粘度の７０％以下に設定されていると共に、当該シール用グリースの飽和水分量が３０〜６０重量％の範囲に設定され、分散剤として界面活性剤が使用されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 前記軸受用グリースがウレア系の増ちょう剤からなり、４０℃における基油動粘度が３０〜１７０ｍｍ２／ｓの範囲に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記シール用グリースの基油の流動点が−６５〜−１２．５℃の範囲になるように調整されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
- 前記基油の流動点が、鉱油と合成油を混合させることにより調整されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
- 前記基油の流動点が、流動点降下剤を添加することにより調整されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
- 前記シールリップが摺接する部分の表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１でいう最大高さＲｚ５〜２０で粗面化処理されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記シールリップが摺接する相手部材の表面に無数のディンプルが形成され、その表面粗さがＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１でいう最大高さＲｚ１〜９の範囲に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
- 前記芯金の嵌合部の先端部が薄肉に形成され、この先端部を覆うように前記シール部材が回り込んで接合されて環状凸部が形成されると共に、この環状凸部が前記外方部材の端面側に向って漸次拡径し、所定の傾斜角からなるテーパ面に形成され、前記芯金の嵌合部の外径よりも僅かに大径となる所定の突出量に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
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